论文部分内容阅读
微表处养护技术是一种适用于处理路面早期出现的抗滑能力差、松散、坑槽、变形等病害,避免病害发展的预防性养护技术。另一方面,考虑到自然资源的持续稀缺,RAP料(Reclaimed Asphalt Pavement,RAP)的合理堆放和有效处理是一个重要的社会问题。由于这些RAP料是在路面维修和养护过程中产生的,因此最好能够在维修和养护过程中被充分利用,替代部分新沥青和新集料,形成高质量、可持续发展的路面。因此,在微表处混合料中使用RAP料可能会扩大该种技术的应用前景,提高微表处混合料的部分性能。可以假设,将RAP料加入微表处混合料有三个预期效益:(1)利用RAP料内部的旧集料和其周围裹附的老化沥青,减少新集料和乳化沥青的用量;(2)减小新集料表面活性,提高其与乳化沥青的施工和易性;(3)减少石油能源消耗和温室气体排放。本文的主要目标是:(1)研究再生微表处混合料的设计方法,完善其评价方法;(2)从材料本身研究再生料和新沥青的融合特性(浸润性、拌和率和转移率、改性剂含量),解释再生微表处混合料性能变化的机理和可行性;(3)研究再生剂对再生微表处混合料性能、再生料和新沥青融合特性的影响。
研究结果表明:再生微表处混合料的抗变形性能、施工和易性和抗水损害性能均符合国际稀浆封层协会(ISSA)A143规范要求,说明RAP料与微表处混合料的适应性较好,将RAP料加入微表处混合料中是可行的。RAP的加入,减小了最佳新沥青用量(OVAC),延长了其可拌和时间,提高了其长期抗水损害性能和抗滑性能。因此RAP料的使用不仅可以提高微表处混合料的部分性能,同时降低了生产加工所需的能源和温室气体排放,对于缓解天然石料紧缺的现状具有重要意义。具体结论为:随着RAP掺量的增加,最佳新沥青用量(OVAC)逐渐减小。RAP料的表面活性较新集料要低,改善了其与乳化沥青的浸润特性,延长了再生微表处混合料的可拌合时间;随着RAP掺量的增加,施工和易性先增加后减小。RAP掺量的增加使混合料的长期抗水损害性能和抗滑性能逐渐变好,而层间抗剪性能方面没有明显的趋势,压实工艺可以显著提高微表处混合料的抗变形性能。在拌和率、转移率方面,再生微表处混合料部分拌和的确会发生。随着RAP掺量的增加,RAP料被乳化沥青均匀裹附,在乳化剂和水的作用下降低了RAP沥青的粘度,导致拌和率和转移率逐渐增加,减少了最佳新沥青用量。聚丁二烯指数(IPB)可以很好地评价丁苯橡胶(SBR)改性剂含量的有效性;在部分拌和条件下,RAP的加入使得SBR改性剂颗粒分散性更好。延长养生时间可以提高拌合率,节约新沥青用量,并提高SBR改性剂颗粒的分散性。再生剂的使用可以减少再生微表处混合料的乳化沥青用量,提高微表处混合料的可拌和时间、抗变形性能和抗开裂性能。
综上所述,对于再生微表处混合料的工程应用方法,本文建议:基于抗变形性能可以精准地确定混合料的OVAC;从施工和易性角度,RAP的最佳掺量为40%,可以节约新集料(节约40%)和新沥青(节约3.11%)的使用成本;添加6%的再生剂可以提高混合料的施工和易性、抗变形性能和抗开裂性能;预先将改性剂和RAP料拌和并静置一天,可以提高SBR改性剂的分散性,提高混合料的低温抗开裂性能;在路面摊铺时对混合料进行压实以提高其抗变形性能。
值得注意的是本文使用了同一来源的材料对再生微表处混合料进行了研究。改性乳化沥青有很强的地域特点,RAP料中旧沥青、旧集料性能和级配等参数的好坏直接影响到再生微表处混合料的性能,而这些参数又取决于被铣刨路段的等级、使用年限、路面结构等信息。为了使得结论更具有代表性,今后应该采用不同来源的RAP料和改性乳化沥青进行研究。
研究结果表明:再生微表处混合料的抗变形性能、施工和易性和抗水损害性能均符合国际稀浆封层协会(ISSA)A143规范要求,说明RAP料与微表处混合料的适应性较好,将RAP料加入微表处混合料中是可行的。RAP的加入,减小了最佳新沥青用量(OVAC),延长了其可拌和时间,提高了其长期抗水损害性能和抗滑性能。因此RAP料的使用不仅可以提高微表处混合料的部分性能,同时降低了生产加工所需的能源和温室气体排放,对于缓解天然石料紧缺的现状具有重要意义。具体结论为:随着RAP掺量的增加,最佳新沥青用量(OVAC)逐渐减小。RAP料的表面活性较新集料要低,改善了其与乳化沥青的浸润特性,延长了再生微表处混合料的可拌合时间;随着RAP掺量的增加,施工和易性先增加后减小。RAP掺量的增加使混合料的长期抗水损害性能和抗滑性能逐渐变好,而层间抗剪性能方面没有明显的趋势,压实工艺可以显著提高微表处混合料的抗变形性能。在拌和率、转移率方面,再生微表处混合料部分拌和的确会发生。随着RAP掺量的增加,RAP料被乳化沥青均匀裹附,在乳化剂和水的作用下降低了RAP沥青的粘度,导致拌和率和转移率逐渐增加,减少了最佳新沥青用量。聚丁二烯指数(IPB)可以很好地评价丁苯橡胶(SBR)改性剂含量的有效性;在部分拌和条件下,RAP的加入使得SBR改性剂颗粒分散性更好。延长养生时间可以提高拌合率,节约新沥青用量,并提高SBR改性剂颗粒的分散性。再生剂的使用可以减少再生微表处混合料的乳化沥青用量,提高微表处混合料的可拌和时间、抗变形性能和抗开裂性能。
综上所述,对于再生微表处混合料的工程应用方法,本文建议:基于抗变形性能可以精准地确定混合料的OVAC;从施工和易性角度,RAP的最佳掺量为40%,可以节约新集料(节约40%)和新沥青(节约3.11%)的使用成本;添加6%的再生剂可以提高混合料的施工和易性、抗变形性能和抗开裂性能;预先将改性剂和RAP料拌和并静置一天,可以提高SBR改性剂的分散性,提高混合料的低温抗开裂性能;在路面摊铺时对混合料进行压实以提高其抗变形性能。
值得注意的是本文使用了同一来源的材料对再生微表处混合料进行了研究。改性乳化沥青有很强的地域特点,RAP料中旧沥青、旧集料性能和级配等参数的好坏直接影响到再生微表处混合料的性能,而这些参数又取决于被铣刨路段的等级、使用年限、路面结构等信息。为了使得结论更具有代表性,今后应该采用不同来源的RAP料和改性乳化沥青进行研究。